20.2.Тензорезисторные преобразователи
Д
Рис.
4. 11. Основные
схемы измерителей ускорения.
Основные схемы измерителей ускорения приведены на рисунке 4.11. Измеритель, показанный на рисунке 4.11 а, прост по конструкции и состоит из основания и чувствительного элемента 2, выполненного в виде консольной балки с наклеенными на нее тензорезисторами 3. На конце балки укреплена сейсмическая масса 1.
На рисунке 4.11 б показан измеритель, чувствительный элемент которого представляет собой пару параллельных консольных балок 2 с тензорезисторами 3, на которых закреплена инерционная масса 1. Такая конструкция обеспечивает параллельность перемещения инерционной массы.
В измерительном преобразователе АП-2 (рис. 4.12) эта схема несколько модифицирована – инерционная масса крепится к корпусу парой плоских пружин, а тензорезисторы размещены на дополнительном чувствительном элементе.
Тензорезисторный измеритель ускорений типа МП-02 построен по схеме, показанной на рис. 4.11 в. Для определения перемещений сейсмической массы 1, крепящейся к корпусу посредством двух плоских пружин 2, служат подвесные (безосновные) тензорезисторные решетки 3. Для исключения деформации опор-ных штифтов 4 их выполняют из рубина.
Преобразователи МП-02 выпускают в двух модификациях – для измерения ускорений ±60 м/с2 в частотном диапазоне до 10 Гц и ускорений ±150 м/с2 в частотном диапазоне до 20 Гц.
Конструкция показанная на рисунке 4.11 г реализуется в измерителях больших ускорений. Чувствительный элемент представляет собой пару цилиндрических стаканов 2, с наклеенными вдоль продольной оси тензорезисторами 3. Роль инерционной массы выполняют соединенные днища стаканов и масса 1, закрепленная на них.
21. Индукционные и индуктивные преобразователи для измерения скоростей
21.1.Индукционные преобразователи
Индукционные преобразователи вибрации (как и пьезоэлектрические) относятся к датчикам генераторного типа. Принцип действия индукционных преобразователей основан на явлении электромагнитной индукции, т.е. на возникновении электродвижущей силы (ЭДС) в электрической катушке при изменении магнитного поля. Таким образом, в них измеряется виброскорость, так как именно она вызывает изменение магнитного поля в датчике. Поэтому чувствительность таких датчиков характеризуется величиной напряжение/виброскорости, (В/м/с).
К достоинствам индукционных преобразователей можно отнести простоту конструкции и надежность в эксплуатации. Основной их недостаток связан с принципом действия, практически ограничивающим нижний диапазон измеряемых частот пределом 8 – 10 Гц. Кроме того, индукционные преобразователи имеют значительно бóльшую массу, чем пьезоэлектрические, что снижает максимальное значение измеряемых частот до 500 – 1500 Гц.
Конструктивно индукционный преобразователь состоит из корпуса, сейсмической массы на маятниковой или осевой подвеске и индукционного элемента. При колебаниях сейсмической массы происходит относительное перемещение катушки и постоянного магнита специальной формы, в результате чего в катушке наводится ЭДС. Для повышения чувствительности преобразователя увеличивают число витков катушки. Но увеличение числа витков приводит к повышению реактивного сопротивления катушки и увеличению массы преобразователя, а следовательно, к уменьшению частотного диапазона измерения со стороны высоких частот.
Многие из существующих индукционных преобразователей обладают чувствительностью, достаточной для регистрации измерительного электрического сигнала без дополнительного усиления. Характеристики некоторых отечественных индукционных преобразователей приведены в таблице 4.7.
Табл. 4.7
|
Модель ИП |
Коэффициент электромеханической связи, В∙с/м |
Габаритные Размеры, мм |
Масса, кг |
|
И001 |
12 |
135×75×75 |
1,5 |
|
И002 |
0,8 |
185×172×160 |
4 |
|
ВИБ-А |
10 – 30 |
340×160×145 |
10,6 |
|
СТКД |
3 – 4 |
700×380×300 |
30 |
|
СВКД |
2 – 3 |
40 | |
|
ДС-В |
400 |
856×366×422 |
70 |
|
ВДК |
– |
Ø52×110 |
0,47 |